IGBT集成驅動(dòng)模塊的研究

　　引言

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)朝著(zhù)大功率、高頻化、模塊化發(fā)展，絕緣柵雙極品體管(IGBT)已廣泛應用于開(kāi)關(guān)電源、變頻器、電機控制以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域中。IGBT是復合全控型電壓驅動(dòng)式電力電子器件，兼有MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高，驅動(dòng)功率小，通態(tài)壓降小，工作頻率高和動(dòng)態(tài)響應快。目前，市場(chǎng)上500~3000V，800～l800A的IGBT，因其耐高壓、功率大的特性，已成為大功率開(kāi)關(guān)電源等電力電子裝置的首選功率器件。

　　1 驅動(dòng)保護電路的原則

　　由于是電壓控制型器件，因此只要控制ICBT的柵極電壓就可以使其開(kāi)通或關(guān)斷，并且開(kāi)通時(shí)維持比較低的通態(tài)壓降。研究表明，IGBT的安全工作區和開(kāi)關(guān)特性隨驅動(dòng)電路的改變而變化。因此，為了保證IGBT可靠工作，驅動(dòng)保護電路至關(guān)重要。

　　IGBT驅動(dòng)保護電路的原則如下。

　　(1)動(dòng)態(tài)驅動(dòng)能力強，能為柵極提供具有陡峭前后沿的驅動(dòng)脈沖;

　　(2)開(kāi)通時(shí)能提供合適的正向柵極電壓(12~15V)，關(guān)斷時(shí)可以提供足夠的反向關(guān)斷柵極電壓(一5V);

　　(3)盡可能少的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率;

　　(4)足夠高的

　　輸入輸出電氣隔離特性，使信號電路與柵極驅動(dòng)電路絕緣;

　　(5)出現短路、過(guò)流的情況下，具有靈敏的保護能力。

　　目前，在實(shí)際應用中，普遍使用驅動(dòng)與保護功能合為一體的IGBT專(zhuān)用的驅動(dòng)模塊。

　　2 集成驅動(dòng)模塊

　　為了解決IGBT的可靠驅動(dòng)問(wèn)題，世界上各廠(chǎng)家丌發(fā)出了眾多的IGBT集成驅動(dòng)模塊。如日本富士公司的EXB系列，三菱電機公司的M57系列，三社電機公司的GH系列，美國國際整流器公司的TR系列，Unitrode公司的UC37系列以及國產(chǎn)的HL系列。以下是幾種典型的集成驅動(dòng)模塊。

　　2.1 EXB841模塊的分析

　　EX841高速驅動(dòng)模塊為15腳單列直插式結構，采用高隔離電壓光耦合器作為信號隔離，內部結構圖如圖l所示，其工作頻率可達40 kHz，可以驅動(dòng)400 M600 V以?xún)燃?00 A/l200 V的IGBT管，其隔離電壓可達2500AC/min，工作電源為獨立電源20